Ядерная электродвигательная установка

[m-s Gelezniak]

космофан пишет:

...
суммарная мощьность солнечных батарей МКС 100 кВт, КПД батарей 9%, на начало работы КПД было 15%

И смотрим тамошние радиаторы. Сложно это увеличить в десять раз?
Как пересчитать эл мощность в тепловую думаю понятно.

[Alexey K.]

космофан пишет:
вобщем это ТЭЦ, горячий газ после турбореактивного двигателя идёт на парогенерацию.

Минуточку, ТЭЦ это электричество и кипяток в дома граждан. Нас интересует только электричество.

Вобщем об чём я толкую, после реактора вместо того чтобы горячий металл отправить в радиатор, лучше отправить его в парогенератор жидкости с низкой температурой кипения, ртуть или вода, и этим паром крутить вторую турбину, КПД выше, мощность больше, так как КПД выше то и излучать в радиаторах нужно меньше.
Можно каскад и из трёх контуров с турбинами сделать, но думаю слишком сложно, для начала пойдёт и два контура  

В холодильник отправляется уже отработанное тепло. Если же от этого тепла можно ещё что-то выжать, то достаточно поставить турбогенератор помощнее и радиатор побольше. Второй контур ненужен. Он не прибавит КПД, а убавит на величину потерь в нём.

UPD. Собственно по этой же причине нельзя налепить на радиаторы ТЭГи. Они конечно будут вырабатывать электричество, но КПД всей системы не увеличится.

[космофан]

Alexey K. пишет:

Вобщем об чём я толкую, после реактора вместо того чтобы горячий металл отправить в радиатор, лучше отправить его в парогенератор жидкости с низкой температурой кипения, ртуть или вода, и этим паром крутить вторую турбину, КПД выше, мощность больше, так как КПД выше то и излучать в радиаторах нужно меньше.
Можно каскад и из трёх контуров с турбинами сделать, но думаю слишком сложно, для начала пойдёт и два контура    

В холодильник отправляется уже отработанное тепло. Если же от этого тепла можно ещё что-то выжать, то достаточно поставить турбогенератор помощнее и радиатор побольше. Второй контур ненужен. Он не прибавит КПД, а убавит на величину потерь в нём.

Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

m-s Gelezniak пишет:

космофан пишет:
суммарная мощьность солнечных батарей МКС 100 кВт , КПД батарей 9%, на начало работы КПД было 15%

И смотрим тамошние радиаторы. Сложно это увеличить в десять раз?
Как пересчитать эл мощность в тепловую думаю понятно.

Вы забыли спросить, какая площать батарей МКС.
при таком КПД, для 1 МВт электричества, Вам потребуется 4 футбольных поля.  
naunau, считал массу, получилось 65 тонн.

[m-s Gelezniak]

космофан пишет:

Alexey K.

пишет:

Вобщем об чём я толкую, после реактора вместо того чтобы горячий металл отправить в радиатор, лучше отправить его в парогенератор жидкости с низкой температурой кипения, ртуть или вода, и этим паром крутить вторую турбину, КПД выше, мощность больше, так как КПД выше то и излучать в радиаторах нужно меньше.
Можно каскад и из трёх контуров с турбинами сделать, но думаю слишком сложно, для начала пойдёт и два контура

В холодильник отправляется уже отработанное тепло. Если же от этого тепла можно ещё что-то выжать, то достаточно поставить турбогенератор помощнее и радиатор побольше. Второй контур ненужен. Он не прибавит КПД, а убавит на величину потерь в нём.

Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

конденсация на турбине запрежена. Хана лопаткам.

[Alexey K.]

космофан пишет:
Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

А разве первый контур не жидкометаллический с турбиной на парах жидкого металла?
Сказанное мной конечно же верно и для газа, только газ не конденсируется.

[m-s Gelezniak]

космофан пишет:

Alexey K.

пишет:

Вобщем об чём я толкую, после реактора вместо того чтобы горячий металл отправить в радиатор, лучше отправить его в парогенератор жидкости с низкой температурой кипения, ртуть или вода, и этим паром крутить вторую турбину, КПД выше, мощность больше, так как КПД выше то и излучать в радиаторах нужно меньше.
Можно каскад и из трёх контуров с турбинами сделать, но думаю слишком сложно, для начала пойдёт и два контура

В холодильник отправляется уже отработанное тепло. Если же от этого тепла можно ещё что-то выжать, то достаточно поставить турбогенератор помощнее и радиатор побольше. Второй контур ненужен. Он не прибавит КПД, а убавит на величину потерь в нём.

Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

m-s Gelezniak пишет:

космофан пишет:
суммарная мощьность солнечных батарей МКС 100 кВт , КПД батарей 9%, на начало работы КПД было 15%

И смотрим тамошние радиаторы. Сложно это увеличить в десять раз?
Как пересчитать эл мощность в тепловую думаю понятно.

Вы забыли спросить, какая площать батарей МКС.
при таком КПД, для 1 МВт электричества, Вам потребуется 4 футбольных поля.
naunau , считал массу, получилось 65 тонн.

КПД батарей не важен в данном случае. Стается уже выработанная ими мощность.

[космофан]

Alexey K. пишет:

космофан пишет:
Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

А разве первый контур не жидкометаллический с турбиной на парах жидкого металла?
Сказанное мной конечно же верно и для газа, только газ не конденсируется.

если температура конденсации газа ниже температура среды, то газ не конденсируется (водород/гелий/ксенон), а если выше то кондесируется (натрий/рубидий/цезий/ртуть).

[khach]

Alexey K. пишет:
Ещё есть схема с замкнутой лентой, натянутой между двумя барабанами как в гусеничном тракторе. К ленте приклеиваются капли и она вращается между этими барабанами

Так с этого все и начиналось. Только лента не выдержит 10 лет работы, да и сетка перематываемая валиками тоже. С этого все и начиналось- два "крыла" сетки в виде буквы V служили сборниками капель обычного капельного холодильника. Чем больший раскрыв V- тем в больший телесный угол могут разбрасывать капли спрееры. Но вот оказалось,  что с такого приемника теплоотдача тоже весьма велика. Ну и в результате возник вопрос- может ну его, эти капли? Осталась одна половинка от V, а чтобы небыло механического износа при перемотке сетки- отказались от перемотки и применили ЭМ привод прокачки хладоносителя по сетке. Ну и сэкономили в два раза на сетке (обратная ветвь исчезла).

[космофан]

космофан пишет:

Alexey K. пишет:

космофан пишет:
Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

А разве первый контур не жидкометаллический с турбиной на парах жидкого металла?
Сказанное мной конечно же верно и для газа, только газ не конденсируется.

если температура конденсации газа ниже температура среды, то газ не конденсируется (водород/гелий/ксенон), а если выше то кондесируется (натрий/рубидий/цезий/ртуть).

почему пары металла, а не гелий-ксенон, потому мощность потока у металла выше при меньшей температуре, да и турбины хороших нет, КПД турбины в любом случае выше 60% не будет, что создаёт большое остаточное тепло гелий-ксеноновой смеси.

По этой причине и начали изобретать капельный-холодиник, где капли приходится запускать снижая КПД, вместо того чтобы совершать работу, а после просто идти в радиатор.  

[Alexey K.]

khach пишет:
Так с этого все и начиналось. Только лента не выдержит 10 лет работы, да и сетка перематываемая валиками тоже.

Даже лента из углеродного волокна?

Осталась одна половинка от V, а чтобы небыло механического износа при перемотке сетки- отказались от перемотки и применили ЭМ привод прокачки хладоносителя по сетке.

А что прокачивают? Литий?

[Alexey K.]

космофан пишет:
почему пары металла, а не гелий-ксенон, потому мощность потока у металла выше при меньшей температуре, да и турбины хороших нет, КПД турбины в любом случае выше 60% не будет, что создаёт большое остаточное тепло гелий-ксеноновой смеси.

Да пары металлов рассматривались. Конкретно пары калия. В одноконтурной схеме естественно.  Фик его знает какие там проблемы не решили.

[vlad7308]

главный критерий оптимизации космической транспортной ЯЭУ - это т.н. альфа - отношение массы к эл. мощности.
бОльшая часть массы ЯЭУ (при генерации по любому тепловому циклу) в космосе - это холодильник-излучатель. до 70-80% всей массы.
главный способ снизить массу ХИ при заданной конструкции - это повышение его рабочей температуры.


возьмем заявленные ТТХ ТЭМ - 1МВт электрической мощности, 4МВт тепловой, Т на входе в ХИ - 800К.
рассмотрим гипотетический "доп. контур" космофана.
пусть он имеет  КПД 30% (очень-очень оптимистично).
Тогда он выработает дополнительно еще 1МВт электроэнергии, снизит потребную мощность ХИ в полтора раза  - ХИ будет сбрасывать 2МВт вместо 3МВт, и также снизит рабочую температуру ХИ - ~500К вместо 800К.
вместе взятое, это приведет к росту площади ХИ в ~8-10 раз. плюс разумеется неизвестная, но значительная масса доп.контура.
в итоге - электрическая мощность установки в целом увеличится в два раза, а масса примерно в 6-8 раз
альфа (главный критерий оптимизации!) ухудшится в 3-4 раза
отличная оптимизация

[Alex Degt]

космофан пишет:
ты сам то читаешь свои ссылки, там написано что использование ртути увеличивает эффектиность цилка Ренкина относительно воды, а двухкаскадный цикл имеет КПД 61%, но не используется из-за проблем с безопасностью, пары ртути ядовиты.

И эта ссылка оказалась для тебя бесполезной

ты хоть понял как они там КПД 61% получили?

Ну что вы, Уважаемый. Лишь бы Вам было понятно. Эвона уже даже соизволили термодинамическое равновесие всуе помянуть. Оно может и Китай раком не так уж и далёк...  

[Alex Degt]

Alexey K. пишет:
Сергей пишет:
Для повышения КПД используют цепочку газогенератор - газовая турбина - электрогенератор; после газовой турбины - парогенератор - паровая турбина - электрогенератор - КПД до 55-60%.Тут я теряюсь: для чего это всё нужно? В этой схеме КПД первого контура (точнее каким бы он был в случае одноконтурной схемы) уменьшится на величину КПД второго контура, да ещё за минусом неизбежных потерь во втором контуре.

Почему? После газовой турбины тепло уже бросовое - уйдёт или в радиатор или во второй контур. Как тогда второй контур уменьшит КПД первого?

[Alex Degt]

космофан пишет:
Какбы верно, нужна хорошая турбина, которая заберёт всю энергию у газа, что газ конденсируется? так?

Космофан, самолучче сие замутить на геллии. Его хрен до льду заморозишь, Не придётся стало быть лопатами с турбины грести...

[naunau]

m-s Gelezniak пишет:
И смотрим тамошние радиаторы. Сложно это увеличить в десять раз?
Как пересчитать эл мощность в тепловую думаю понятно.

T радиаторов на МКС сильно меньше Т радиаторов обсуждаемого ЯЭДУ, поэтому их масса будет радикально отличаться. Имеет смысл масштабировать таким образом радиаторы охлаждающие электротехническое оборудование СБ, если рассматривать 1МВт буксир на СБ (форумчане страшно недовольны когда заходит речь об радиаторах на solar array МКС )

А по факту инициаторы создания ЯЭДУ с КХИ приводят такую картинку:


Для 1МВт эл.мощности разница между пан.радиатором и КХ не сильно заметна, на глаз разница на 500кг. А вот для 10-40МВт разница сильно заметна.

[m-s Gelezniak]

naunau пишет:

m-s Gelezniak

пишет:
И смотрим тамошние радиаторы. Сложно это увеличить в десять раз?
Как пересчитать эл мощность в тепловую думаю понятно.

T радиаторов на МКС сильно меньше Т радиаторов обсуждаемого ЯЭДУ, поэтому их масса будет радикально отличаться. Имеет смысл масштабировать таким образом радиаторы охлаждающие электротехническое оборудование СБ, если рассматривать 1МВт буксир на СБ (форумчане страшно недовольны когда заходит речь об радиаторах на solar array МКС )

А по факту инициаторы создания ЯЭДУ с КХИ приводят такую картинку:


Для 1МВт эл.мощности разница между пан.радиатором и КХ не сильно заметна, на глаз разница на 500кг. А вот для 10-40МВт разница сильно заметна.

Повторю еще раз.Сто киловат уже есть все они уйдут в тепло тем или иным образом. больше некуда.
В этом плане "Т радиаторы" ничем не отличаются от сбросовых контура. Они точно такие же.

[naunau]

m-s Gelezniak пишет:
Повторю еще раз.Сто киловат уже есть все они уйдут в тепло тем или иным образом. больше некуда.
В этом плане "Т радиаторы" ничем не отличаются от сбросовых контура. Они точно такие же.

100КВт эл.м. на МКС делают полезную работу(ну и что там естественно греется от этого). Температура радиаторов на МКС около 270К и охлаждаются аммиаком, на ЯЭДУ холодильники предполагаются существенно горячее. Если на ЯЭДУ использовать радиаторы на аммиаке с температурой как на МКС, то масса радиаторов будет очень большой, смысла делать такое  нет.

[m-s Gelezniak]

naunau пишет:

m-s Gelezniak

пишет:
Повторю еще раз.Сто киловат уже есть все они уйдут в тепло тем или иным образом. больше некуда.
В этом плане "Т радиаторы" ничем не отличаются от сбросовых контура. Они точно такие же.

100КВт эл.м. на МКС делают полезную работу(ну и что там естественно греется от этого). Температура радиаторов на МКС около 270К и охлаждаются аммиаком, на ЯЭДУ холодильники предполагаются существенно горячее. Если на ЯЭДУ использовать радиаторы на аммиаке с температурой как на МКС, то масса радиаторов будет очень большой, смысла делать такое нет.

Которая вся тем или иным способом уйдёт в тепло.

[Alexey K.]

Alex Degt пишет:
Почему? После газовой турбины тепло уже бросовое - уйдёт или в радиатор или во второй контур. Как тогда второй контур уменьшит КПД первого?

Это не бросовое тепло, это отработанное тепло от которого надо избавиться.
Рассмотрим два варианта:
1. Одноконтурная схема
2. Ставим второй контур со своим турбогенератором между первым контуром и холодильником.

Что произойдёт с КПД идеальной тепловой машины (КПД цикла Карно) для второго варианта относительно первого? Останется тем же самым - мы же не повышали эффективность сброса отработанного тепла на холодильник.
А теперь про реальный КПД.
Если второй контур будет обладать своим КПД, то этот КПД будет за счёт первого контура. Таким образом увеличивая КПД второго контура, мы уменьшаем КПД первого, и наоборот тоже верно. А суммарный КПД двух контуров второго варианта будет меньше КПД первого варианта за счёт потерь второго контура.

Рассмотрим второй случай. Считаем, что сбрасываемой тепло отработало недостаточно и хотим повысить КПД.
Опять смотрим два варианта:
1. В одноконтурной схеме ставим более мощный турбогенератор и повышаем эффективность сброса отработанного тепла.
2. Ставим второй контур со своим турбогенератором между первым контуром и холодильником и повышаем эффективность сброса отработанного тепла.
И опять получаем тоже самое как в первом случае - суммарный КПД двух контуров второго варианта будет меньше КПД первого варианта за счёт потерь второго контура.